高二物理競賽載流子的統(tǒng)計(jì)分布課件

第三章載流子的統(tǒng)計(jì)分布狀態(tài)密度載流子的統(tǒng)計(jì)分布與費(fèi)米能級本征半導(dǎo)體的費(fèi)米能級和載流子濃度雜質(zhì)半導(dǎo)體的費(fèi)米能級和載流子濃度簡并半導(dǎo)體費(fèi)米統(tǒng)計(jì)：簡并半導(dǎo)體玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)：非簡并半導(dǎo)體ECEVEFECEVEF注意：1.費(fèi)米能級由載流子濃度決定2.空穴同理電子：，其中

NC為等效的導(dǎo)帶底狀態(tài)密度空穴：，其中

NV為等效的導(dǎo)帶底狀態(tài)密度NC

、NV與溫度有關(guān)熱平衡狀態(tài)的非簡并半導(dǎo)體ECEVEF乘積與費(fèi)米能級無關(guān)同樣材料、溫度，電子增加則空穴減少，反之亦然本征半導(dǎo)體無任何雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體n0=p0取對數(shù)Nc、Nv代入

所得本征半導(dǎo)體的費(fèi)米能級EF常用Ei表示

intrinsic本征費(fèi)米能級討論:EF約在禁帶中線附近1.5k0T范圍內(nèi)

本征半導(dǎo)體費(fèi)米能級Ei基本上在禁帶中線處例外：窄禁帶半導(dǎo)體，銻化銦，室溫時Eg≈0.17eV,,Ei已遠(yuǎn)在禁帶中線之上本征載流子濃度（既適用于本征半導(dǎo)體，也適用于非簡并的雜質(zhì)半導(dǎo)體）本征載流子濃度：

一定的半導(dǎo)體材料(Eg)，ni隨溫度的升高而迅速增加。同一溫度T時，不同的半導(dǎo)體材料，Eg越大，ni越小。說明：在一定溫度下，任何非簡并半導(dǎo)體的熱平衡載流子濃度的乘積等于該溫度時的本征載流子濃度ni的平方，與所含雜質(zhì)無關(guān)，即上式適用于本征、以及非簡并的雜質(zhì)半導(dǎo)體。本征：非簡并：討論將Nc，Nv表達(dá)式代入

h、k0的數(shù)值，電子質(zhì)量m0非簡并半導(dǎo)體處于熱平衡狀態(tài)的判劇式：據(jù)此，作出關(guān)系曲線，基本上是一直線從直線斜率可得T=0K時的禁帶寬度Eg(0)=2k0×斜率1.雜質(zhì)能級上的電子和空穴電子占據(jù)雜質(zhì)能級的概率可用費(fèi)米分布函數(shù)決定嗎？雜質(zhì)能級與能帶中的能級有無區(qū)別？電子占據(jù)未電離的施主雜質(zhì)能級已電離的受主雜質(zhì)能級－+能帶中的能級可以容納自旋方向相反的兩個電子。

施主雜質(zhì)能級或者被一個有任一自旋方向的電子所占據(jù)，或者不接受電子，不允許同時被自旋方向相反的兩個電子所占據(jù)。（本章3.7節(jié)）可以證明空穴占據(jù)受主能級的概率：電子占據(jù)施主能級的概率：施主濃度ND和受主濃度NA就是雜質(zhì)的量子態(tài)密度電子和空穴占據(jù)雜質(zhì)能級的概率分別是施主能級上的電子濃度nD為：

即沒